[发明专利]一种用于识别用电设备电弧的方法和系统

说明书

本发明公开了一种用于识别用电设备使用线路电弧的方法，包括：实时采集用电设备在稳态情况下的电压数据和电流数据，并对该电压和电流数据进行滤波和采样处理，以分别得到处理后的用电设备的电压数据和电流数据，根据处理后的用电设备的电压数据和电流数据获得用电设备的电压‑电流轨迹曲线，对该电压‑电流轨迹曲线进行归一化和图像二进制化处理，以得到用电设备的二值图像并进行备份，确定是否可以在电弧数据库中找到与得到的用电设备的二值图像相似度达到80％以上的二值图像，如果是则表明用电设备在使用过程中的线路产生了电弧。本发明能够解决现有电弧检测方法中存在的电弧识别准确率不高、计算过程繁杂、判断时间长的技术问题。

技术领域

本发明属于消防火灾安全和模式识别技术领域，具体来说，涉及一种用于识别用电设备电弧的方法和系统。

背景技术

在科学技术的发展和人民生活水平日益提高的环境下，电能作为重要的能源被广泛应用。在电能被广泛应用到人民生活方方面面的同时，也带来了很大的安全隐患，许多用电的不安全因素导致了电气火灾的不断发生。公安部消防局的统计显示，从2011年至2016年，我国共发生电气火灾52.4万起，造成了3261人死亡，两千余人受伤，直接经济损失达92亿元。

据统计，约有40％的电气火灾是由用电设备故障产生电弧引起的，因此，电弧检测技术目前已经被广泛采用。目前国内常用的电弧检测方法有：(1)分析故障电弧产生时的电弧电流波形幅值、过零点、或者波形等特征，通过两两或者多个组合的时域方法实现对电弧的识别；(2)利用小波分析将采集到的数据进行多层分解，将分解后的特征量和正常情况下分解后的特征量进行对比，从而判断出是否有电弧产生。

然而，上述电弧检测方法均存在一些不可忽略的技术问题：第一、在时域上进行电弧电流的判断过程中，由于串联电弧的产生，电路整体的电流会下降，但不同用电设备在产生电弧后，电路电流下降的幅值并不一致，故需要对应设置不同的阈值，这导致该方法普适性并不强，此外，有些用电设备在使用时期产生电弧电流的波形相对类似，因此造成时域检测的方法识别率不高；第二、电流数据在进行小波分析时，计算量过大，判断时间相对较长，因此，会对电弧检测的实时性造成影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于识别用电设备电弧的方法和系统，其目的在于，解决现有电弧检测方法中存在的电弧识别准确率不高、计算过程繁杂、判断时间长的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于识别用电设备使用线路电弧的方法，包括以下步骤：

(1)实时采集用电设备在稳态情况下的电压数据和电流数据，并对该电压和电流数据进行滤波和采样处理，以分别得到处理后的用电设备的电压数据和电流数据；

(2)根据处理后的用电设备的电压数据和电流数据获得用电设备的电压-电流轨迹曲线，对该电压-电流轨迹曲线进行归一化和图像二进制化处理，以得到用电设备的二值图像并进行备份；

(3)确定是否可以在电弧数据库中找到与步骤(2)所得到的用电设备的二值图像相似度达到80％以上的二值图像，如果是则表明用电设备在使用过程中的线路产生了电弧，此时向用电设备用户发送报警信息，并切断用电设备的电路，然后过程结束，否则进入步骤(4)；

(4)将用电设备的二值图像输入到训练好的电弧判别模型中，以得到电弧识别结果。

优选地，步骤(1)中滤波过程使用的是中位值平均滤波法，即连续采样N个电流和N个电压的数据，分别去掉一个最大值和最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值，其中N值优选为4至15之间。

优选地，电弧数据库是在初始化阶段建立，该电弧数据库中共有n个数据表每张数据表反映了使用电弧发生器测量得到的、不同用电设备在不同工作状态下电流、电压、以及对应的二值图像三者之间的映射关系，其中n表示所述方法所能适用的用电设备的类别总数。